第4章交流異步電動機1

1.了解三相交流異步電動機的基本構造和轉動原理。本章要求：2.理解三相交流異步電動機的機械特性，掌握起動和反轉的基本方法,了解調(diào)速和制動的方法。3.理解三相交流異步電動機銘牌數(shù)據(jù)的意義。第4章交流電動機電動機的分類：鼠籠式異步交流電動機授課內(nèi)容：

基本結構、工作原理、機械特性、控制方法

電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機他勵、并勵電動機串勵、復勵電動機第4章交流電動機直流電機的勵磁方式:定子主磁極上勵磁繞組通以直流勵磁電流產(chǎn)生的磁動勢稱為勵磁磁動勢。勵磁磁動勢單獨產(chǎn)生的磁場是直流電機的主磁場，又稱為勵磁磁場。勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。直流電機按勵磁方式的不同可以分為以下4類。

1.他勵直流電機他勵直流電機的勵磁繞組由其他直流電源供電，與電樞繞組之間沒有電的聯(lián)系.2.并勵直流電機并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，勵磁電壓等于電樞繞組端電壓。3.串勵直流電機串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁電流等于電樞電流.4.復勵直流電機復勵直流電機的每個主磁極上套有兩個勵磁繞組：一個與電樞繞組并聯(lián)，稱為并勵繞組；另一個與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵繞組.圖1.4.1直流電機的勵磁方式(a)他勵；

(b)并勵；

(c)串勵；

(d)復勵

1.定子4.1

三相異步電動機的構造定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成，是電機磁路的一部分。A----XB----Y是電機的電路部分。C----Z定子繞組機座：鑄鋼或鑄鐵

轉子:在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流，從而產(chǎn)生電磁轉矩。2.轉子鼠籠轉子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。(1)

鼠籠式轉子

轉子鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體，形狀像鼠籠。(2)

繞線式轉子

轉子同定子繞組一樣，三相繞組接成星形。三根端線接在裝在轉軸上的銅滑環(huán)上，通過一組電刷與外電路相連接。鼠籠式繞線式轉子用來產(chǎn)生電磁轉矩鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：

結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線式：結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。1.定子的旋轉磁場

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ1.旋轉磁場的產(chǎn)生o4.1.2三相異步電動機的轉動原理o規(guī)定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出(

)電流入AXYCBZAXYCBZAXYCBZ

三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉60°合成磁場旋轉90°600動畫0分析得出結論：

當空間彼此相差120°的三個相同的線圈通入對稱三相交流電時，就能夠產(chǎn)生與電流變化有相同角速度的旋轉磁場（即一個周期內(nèi)電流的相位角變化了360°，其合成磁場的方向在空間也旋轉了360°）。AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉的磁場

即：一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°取決于三相電流的相序2.旋轉磁場的旋轉方向結論：任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。動畫任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖)AXCZBY60003.旋轉磁場的極對數(shù)P

當三相定子繞組按圖示排列時，繞組的始端之間互差120°，產(chǎn)生一對磁極的旋轉磁場。即：AXBYCZAXYCBZ6000

若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC極對數(shù)動畫旋轉磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'06004.旋轉磁場的轉速工頻：

旋轉磁場的轉速取決于磁場的磁極對數(shù)p=1時0

toAXYCBZAXYCBZAXYCBZp=2時0旋轉磁場轉速n0與極對數(shù)p的關系極對數(shù)每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速旋轉磁場轉速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關?？梢?4.1.3電動機的轉動原理1.轉動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉子導體右手定則感應電動勢E20旋轉磁場感應電流I2旋轉磁場左手定則電磁力FF電磁轉矩TnF磁場對通電線圈的作用----轉矩轉矩

（α：線圈平面與磁感線的夾角）

單位：牛頓·米（N·m）直流電動機物理模型

轉差率

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。

由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果:無轉子電動勢和轉子電流

轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。異步電動機運行中:轉子轉速亦可由轉差率求得轉差率s

例1：一臺三相異步電動機，其額定轉速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉差率。解：根據(jù)異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉速的關系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉差率為啟動瞬間，n=0，s=1，最大;空載轉子轉速最高,S最小。4.2

三相異步電動機轉矩與機械特性轉矩公式

轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉矩之總和。常數(shù)，與電機結構有關旋轉磁場每極磁通轉子電流轉子電路的功率因數(shù)由此得電磁轉矩公式由前面分析知：由公式可知電磁轉矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1

T

2.當電源電壓U1一定時，T是

s的函數(shù)。3.R2

的大小對

T有影響。繞線式異步電動機可外接電阻來改變轉子電阻R2

，從而改變轉距。4.2.1機械特性曲線OTS根據(jù)轉矩公式得特性曲線：OT動畫s=1動畫n=0電動機在額定負載時的轉矩。1.額定轉矩TN三個重要轉矩OT額定轉矩(N?m)

如某普通機床的主軸電機(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉速為1440r/min,則額定轉矩為2.最大轉矩Tmax

轉子軸上機械負載轉矩T2不能大于Tmax

，否則將造成堵轉(停車)。電機帶動最大負載的能力。令：求得臨界轉差率OTTmax將sm代入轉矩公式，可得當U1

一定時，Tmax為定值過載系數(shù)(能力)一般三相異步電動機的過載系數(shù)為工作時必須使T2

<Tmax

，否則電機將停轉。電機嚴重過熱而燒壞。(2)sm與R2有關，R2

sm

n。繞線式電機改變轉子附加電阻R′2可實現(xiàn)調(diào)速。

3.起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0時，s=1(2)Tst與R2有關，適當使

R2

Tst

。對繞線式電機改變轉子附加電阻

R′2,可使Tst=Tmax

。Tst體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。

若

Tst

>T2電機能起動，否則不能起動。OTTst啟動轉矩倍數(shù)4.電動機的運行分析

電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應負載能力。

自適應負載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載）。此過程中，n

、s

E2,I2

I1

電源提供的功率自動增加。T2

s

T2>TT=T2n

T

T′2達到新的平衡T2常用特性段TO4.3

三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)1.型號

磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表4.1中列出了各種電動機的系列代號。異步電動機產(chǎn)品名稱代號產(chǎn)品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO2.接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯(lián)結W1U1V1W2U2V2

聯(lián)結3.電壓例如：380/220V、Y/

是指線電壓為380V時采用Y聯(lián)結；線電壓為220V時采用

聯(lián)結。說明：一般規(guī)定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5%。因為在電動機滿載或接近滿載情況下運行時，電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值,從而使電動機過熱。電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。

三相異步電動機的額定電壓有380V，3000V,

及6000V等多種。4.電流例如：Y/

6.73/11.64A

表示星形聯(lián)結下電機的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機

=72~93％電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。注意：實用中應選擇容量合適的電機，防止出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。6.功率因數(shù)PN

三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為0.7~0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有

0.2~0.3。額定負載時，功率因數(shù)最高。7.額定轉速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。P2cos

O如：n

N=1440轉/分

sN=0.048.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。例1:1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定